Обмен данными по HART–протоколу

Структура HART протокола Главный (Ведущий) / Подчиненный (master / slave) означает, что каждая транзакция сообщения инициируется главной (центральной) станцией, а подчиненное устройство отвечает, получив командное сообщение.

HART протокол допускает наличие двух главных станций в системе. Обычно первичным главным бывает система управления или другое базовое устройство, а вторичным ведущим является ручной коммуникатор или обслуживающий компьютер.

Главное устройство ответственно за управление транзакциями сообщений. Если за определенный промежуток времени ответ на команду не поступает, главное устройство повторит команду. Если после нескольких повторных попыток ответ так и не приходит, главное устройство прекращает транзакцию.

После завершения транзакции главное устройство выжидает некоторое время перед тем, как послать следующую команду, позволяя тем самым другому главному устройству тоже послать команду. Таким образом, два главных устройства по очереди взаимодействуют с подчиненными устройствами.

При типичных длинах сообщений и задержках можно сделать две транзакции в секунду. Для достижения большей скорости передачи данных некоторые первичные устройства обладают дополнительной возможностью работать в пакетном режиме. При работе в этом режиме подчиненное устройство без команд периодически посылает сообщение с данными. Для запуска и останова этого режима работы используются специальные команды. После каждого пакетного сообщения выдерживается короткая пауза, чтобы дать возможность главному устройству остановить пакетный режим работы. В общем случае, пакетный режим полезен только тогда, когда всего лишь одно первичное устройство подсоединено к паре проводов. В пакетном режиме за одну секунду может быть передано более трех сообщений.

На рисунке 3.24 показан пример реализации байта HART протокола. Сообщения кодируются как последовательность 8–разрядных байт, которые передаются по кабелю последовательной связи с использованием стандартного метода UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter – Универсальный Асинхронный Приемник/Передатчик) для посылки каждого байта. Как и в RS–232 и других асинхронных коммуникационных связях, к каждому байту добавляются стартовый бит, бит четности и стоп бит. Это позволяет принимающему устройству UART распознавать начало каждого символа и обнаружить ошибку в разрядах из–за шума в электросети или других помех.

Рисунок 3.24 − Одиночный 8–разрядный байт HART протокола

HART-протокол функционирует в полудуплексном режиме. После завершения передачи сообщения сигнал частотного сдвига может быть отключен, чтобы позволить передавать сигналы другим станциям.